Wat zorgt ervoor dat dingen gemagnetiseerd worden?

Veel mensen vinden magneten vanzelfsprekend. Ze zijn overal, van natuurkundige laboratoria tot kompassen die worden gebruikt voor kampeertochten tot souvenirs die op koelkasten worden geplakt. Sommige materialen zijn gevoeliger voor magnetisme dan andere. Sommige soorten magneten, zoals elektromagneten, kunnen worden in- en uitgeschakeld, terwijl permanente magneten altijd een stabiel magnetisch veld produceren.

Alle materialen zijn opgebouwd uit magnetische domeinen. Dit zijn kleine zakjes die atomaire dipolen bevatten. Wanneer deze dipolen in één richting worden uitgelijnd, vertoont het materiaal magnetische eigenschappen. Met name ijzer is een element waarvan de dipolen gemakkelijk kunnen worden uitgelijnd. In andere materialen kunnen dipolen worden uitgelijnd binnen een domein, maar niet met betrekking tot andere domeinen in hetzelfde stuk materiaal. Deze domeinen kunnen worden gedetecteerd met behulp van een proces dat magnetische krachtmicroscopie wordt genoemd. Wanneer een materiaal in een sterk magnetisch veld wordt geplaatst, worden de domeinen uitgelijnd en wordt het materiaal zelf gemagnetiseerd. Niet alle domeinen moeten worden uitgelijnd om magnetisme te bereiken.

Blootstelling aan een elektrische stroom is een andere manier om magnetische domeinen uit te lijnen. Als er een elektrische stroom door twee draden loopt, zal er een magnetische aantrekkingskracht tussen hen zijn als de stromen in dezelfde richting lopen. De draden stoten elkaar af als hun stromen in tegengestelde richtingen zijn. De aarde is echter een magneet die wordt geproduceerd door elektrische stromen in de gesmolten kern van de planeet Wetenschappers van de National Aeronautics and Space Administration blijven zoeken naar de bron hiervan stromingen.

Ferromagnetisme is een fenomeen dat voorkomt in sommige metalen, met name ijzer, kobalt en nikkel, waardoor het metaal magnetisch wordt. De atomen in deze metalen hebben een ongepaard elektron, en wanneer het metaal wordt blootgesteld aan een voldoende sterk magnetisch veld, staan ​​de spins van deze elektronen parallel aan elkaar. Daarom worden ijzeren kernen gebruikt in elektromagnetische solenoïdes en transformatorwikkelingen. De elektrische stroom creëert een magnetisch veld dat wordt versterkt door het geïnduceerde magnetisme van de ijzeren kern.

Materialen blijven magnetisch bij temperaturen lager dan de Curie-temperatuur. Deze temperatuur is verschillend voor verschillende metalen en beschrijft het punt waarop de langeafstandsvolgorde van magnetische domeinen verdwijnt. De langeafstandsvolgorde is wat de magnetische domeinen in een bepaalde oriëntatie houdt. Hogere Curie-temperaturen betekenen dat er meer energie nodig is om de magnetische domeinen van een materiaal te desoriënteren. Wanneer de temperatuur onder de Curie-temperatuur daalt en het materiaal in een magnetisch veld wordt geplaatst, wordt het weer magnetisch.